數(shù)字電路課程設(shè)計搶答器課程設(shè)計PPT課件

1、第1頁/共41頁第2頁/共41頁第3頁/共41頁第4頁/共41頁（1 1） 開關(guān)陣列電路：搶答輸入開關(guān)陣列電路：搶答輸入解鎖電路解鎖電路（2 2） 觸發(fā)鎖存電路：搶答控制觸發(fā)鎖存電路：搶答控制（3 3） 編碼器：搶答者序號編碼編碼器：搶答者序號編碼（4 4） 7 7段顯示譯碼器：搶答結(jié)果譯碼驅(qū)動段顯示譯碼器：搶答結(jié)果譯碼驅(qū)動（5 5） 數(shù)碼顯示器：搶答結(jié)果顯示數(shù)碼顯示器：搶答結(jié)果顯示（6 6） 解鎖電路：本輪搶答后復位，以便進入下一輪搶答解鎖電路：本輪搶答后復位，以便進入下一輪搶答第5頁/共41頁1 1、電路作用、電路作用2 2、電路組成、電路組成第6頁/共41頁常用的數(shù)字顯示器有多種類型，按

2、顯示方式分，有字型重疊式、點常用的數(shù)字顯示器有多種類型，按顯示方式分，有字型重疊式、點陣式、分段式等。按發(fā)光物質(zhì)分，有半導體顯示器，又稱發(fā)光二極管陣式、分段式等。按發(fā)光物質(zhì)分，有半導體顯示器，又稱發(fā)光二極管( (LED) )顯示器、熒光顯示器、液晶顯示器、氣體放電管顯示器等。目顯示器、熒光顯示器、液晶顯示器、氣體放電管顯示器等。目前應(yīng)用最廣泛的是由發(fā)光二極管構(gòu)成的七段數(shù)碼顯示器。前應(yīng)用最廣泛的是由發(fā)光二極管構(gòu)成的七段數(shù)碼顯示器。七段數(shù)碼顯示器就是將七個發(fā)光二極管（加小數(shù)點為八個）按一定七段數(shù)碼顯示器就是將七個發(fā)光二極管（加小數(shù)點為八個）按一定的方式排列起來，七段的方式排列起來，七段a、b、c、

3、d、e、f、g（小數(shù)點小數(shù)點DP）各對應(yīng)一各對應(yīng)一個發(fā)光二極管，利用不同發(fā)光段的組合，顯示不同的阿拉伯數(shù)字。個發(fā)光二極管，利用不同發(fā)光段的組合，顯示不同的阿拉伯數(shù)字。第7頁/共41頁按照器件內(nèi)部的不同連接方式，按照器件內(nèi)部的不同連接方式，LED七段數(shù)碼顯示器可以分為共陽和共陰兩種，七段數(shù)碼顯示器可以分為共陽和共陰兩種，具體內(nèi)部電路連接方式如上圖所示。在實際使用時，為了避免具體內(nèi)部電路連接方式如上圖所示。在實際使用時，為了避免LED因為工作電因為工作電流過大而損壞，一般在流過大而損壞，一般在COM端與電源（共陽）或地（共陰）之間串連一只限流端與電源（共陽）或地（共陰）之間串連一只限流電阻，該電阻

4、一般為電阻，該電阻一般為100歐姆（功率一般為歐姆（功率一般為0.5W）。）。COMCOMaabbccddeeffggDPDP共陽共陽共陰共陰第8頁/共41頁七段顯示譯碼器七段顯示譯碼器CD4511是一種與共陰極數(shù)字顯示器配合使用的集成顯示譯碼是一種與共陰極數(shù)字顯示器配合使用的集成顯示譯碼驅(qū)動器，是一種以驅(qū)動器，是一種以CMOS制成的中規(guī)模集成電路（制成的中規(guī)模集成電路（Medium-Scale Integrated Circuit，簡稱簡稱 MSI），），它的功能是將輸入的它的功能是將輸入的4位二進制位二進制BCD碼轉(zhuǎn)換成顯示器所碼轉(zhuǎn)換成顯示器所需要的七段驅(qū)動信號需要的七段驅(qū)動信號ag，它與

5、共陰極數(shù)碼顯示管配合使用。該芯片為它與共陰極數(shù)碼顯示管配合使用。該芯片為DIP16封裝（封裝（Dual in-line Package ，簡稱簡稱DIP），），其引腳分布如下圖所示：其引腳分布如下圖所示：BCLTVccfgabcdeGNDDLEBLACD4511第9頁/共41頁LTBL911001111001011811111110001011700001111110011611111000110011511011011010011411001100010011311001111100011210110110100011100001101000011001111110000011鎖存鎖存*11

6、1滅0000000XxXXX0181111111xxxxxx 0顯示顯示g gf fe ed dc cb ba aA AB BC CD DLELEB C LTVcc fgabcdeGNDDLEBLACD4511第10頁/共41頁思考：依據(jù)思考：依據(jù)CD4511的真值表和共陰的真值表和共陰LED數(shù)碼管，如何設(shè)計數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管，如何設(shè)計數(shù)碼管顯示電路? ?第11頁/共41頁第12頁/共41頁1 1、電路作用、電路作用編碼電路主要用于依據(jù)搶答者的搶答情況，對其進行編碼，以產(chǎn)生編碼電路主要用于依據(jù)搶答者的搶答情況，對其進行編碼，以產(chǎn)生滿足顯示電路所需要的對應(yīng)于搶答者序號的十進制編碼。滿足顯示電路

7、所需要的對應(yīng)于搶答者序號的十進制編碼。2 2、電路組成、電路組成在實際電路設(shè)計過程中，編碼電路一般可以直接使用專用數(shù)字集成在實際電路設(shè)計過程中，編碼電路一般可以直接使用專用數(shù)字集成電路，在本設(shè)計中主要采用電路，在本設(shè)計中主要采用74LS147作為編碼電路。作為編碼電路。第13頁/共41頁1 1、芯片功能介紹、芯片功能介紹74LS147是DIP16封裝，為10線-4線優(yōu)先編碼器，具備9路輸入，輸出為4位十進制編碼。2 2、真值表、真值表3 3、芯片引腳、芯片引腳第14頁/共41頁1 1、芯片功能介紹、芯片功能介紹74LS147是DIP14封裝，為6非門電路，可以實現(xiàn)對6路信號取反。2 2、邏輯符

8、號、邏輯符號3 3、芯片引腳、芯片引腳1Y=1A，其余以此類推。其余以此類推。第15頁/共41頁1 1、芯片使用注意事項、芯片使用注意事項在本設(shè)計中，只需要使用8路，因此對多余的一個引腳必須進行處理，結(jié)合該芯片的真值表，對多余的引腳（10腳）進行處理（在數(shù)字電路中對多余引腳的處理方法一般為接地或者接電源的方法，需要視具體電路作不同的處理。）。該芯片的15腳為空余端子，在使用時可以不作任何處理。該電路的輸出為十進該電路的輸出為十進制編碼的反碼，為了確保譯碼顯示電路能夠正確譯碼及顯示，在實際電路中還制編碼的反碼，為了確保譯碼顯示電路能夠正確譯碼及顯示，在實際電路中還需要對該電路的十進制編碼輸出端進

9、行取反處理，一般在其每個輸出端接一個需要對該電路的十進制編碼輸出端進行取反處理，一般在其每個輸出端接一個非門即可。非門即可。2 2、編碼電路、編碼電路第16頁/共41頁1 1、電路作用、電路作用鎖存電路主要用于對搶答者的搶答信息進行鎖存，以確保電路只響鎖存電路主要用于對搶答者的搶答信息進行鎖存，以確保電路只響應(yīng)一位搶答者的搶答請求。解鎖電路主要用于在本輪搶答后，主持人應(yīng)一位搶答者的搶答請求。解鎖電路主要用于在本輪搶答后，主持人解除本輪搶答信息，以便能夠進入下一輪搶答。解除本輪搶答信息，以便能夠進入下一輪搶答。2 2、電路組成、電路組成在實際電路設(shè)計過程中，鎖存電路一般可以直接使用觸發(fā)器構(gòu)成，在

10、實際電路設(shè)計過程中，鎖存電路一般可以直接使用觸發(fā)器構(gòu)成，該電路有別于前面使用的數(shù)字集成電路。該電路的輸出不經(jīng)取決于電該電路有別于前面使用的數(shù)字集成電路。該電路的輸出不經(jīng)取決于電路的當前輸入狀態(tài)，還與電路的上一個狀態(tài)有關(guān)，稱為時序邏輯電路路的當前輸入狀態(tài)，還與電路的上一個狀態(tài)有關(guān)，稱為時序邏輯電路（前面介紹的為組合邏輯電路）。在本設(shè)計中采用（前面介紹的為組合邏輯電路）。在本設(shè)計中采用74LS373作為鎖存作為鎖存電路。電路。 解鎖電路主要對鎖存器的控制端進行控制，為不影響鎖存器的正常解鎖電路主要對鎖存器的控制端進行控制，為不影響鎖存器的正常工作，需要和鎖存電路共同控制鎖存器的控制端（借助于或門電

11、路實工作，需要和鎖存電路共同控制鎖存器的控制端（借助于或門電路實現(xiàn)）?，F(xiàn)）。第17頁/共41頁1 1、芯片功能介紹、芯片功能介紹74LS373是DIP20封裝，8路鎖存器，三態(tài)輸出（0，1，高阻）。4 4、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)2 2、芯片引腳、芯片引腳3 3、功能表、功能表第18頁/共41頁1 1、芯片功能介紹、芯片功能介紹74LS30是DIP14封裝，8輸入與非門。5 5、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)2 2、芯片引腳、芯片引腳3 3、功能表、功能表4 4、邏輯關(guān)系、邏輯關(guān)系第19頁/共41頁1 1、芯片功能介紹、芯片功能介紹74LS32是DIP14封裝，4-2輸入或門集成電路。5 5、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)

12、2 2、芯片引腳、芯片引腳3 3、功能表、功能表4 4、邏輯關(guān)系、邏輯關(guān)系第20頁/共41頁1 1、電路設(shè)計注意事項、電路設(shè)計注意事項為可靠地實現(xiàn)鎖存器的鎖存功能，需要對鎖存器的使能端進行控制，主要借為可靠地實現(xiàn)鎖存器的鎖存功能，需要對鎖存器的使能端進行控制，主要借助于搶答信號對助于搶答信號對74LS373的使能端進行控制（依據(jù)的使能端進行控制（依據(jù)74LS373 的的11腳的控制特性，腳的控制特性，鎖存器輸出經(jīng)過鎖存器輸出經(jīng)過74LS30 后控制。）。為不影響鎖存電路的正常工作，通過外電后控制。）。為不影響鎖存電路的正常工作，通過外電路產(chǎn)生一個高電平和搶答鎖存信號相或之后控制路產(chǎn)生一個高電平

13、和搶答鎖存信號相或之后控制74LS373 的的11腳。腳。2 2、鎖存及解鎖電路、鎖存及解鎖電路第21頁/共41頁1 1、電路作用、電路作用開關(guān)陣列電路主要用于對提供搶答者搶答手段，該電路產(chǎn)生搶答開開關(guān)陣列電路主要用于對提供搶答者搶答手段，該電路產(chǎn)生搶答開關(guān)信號，為鎖存電路提供搶答開關(guān)信號。關(guān)信號，為鎖存電路提供搶答開關(guān)信號。2 2、電路組成、電路組成結(jié)合實際要求，該電路主要由開關(guān)及上拉電阻構(gòu)成。結(jié)合實際要求，該電路主要由開關(guān)及上拉電阻構(gòu)成。第22頁/共41頁1 1、電路設(shè)計注意事項、電路設(shè)計注意事項結(jié)合鎖存電路及編碼電路的要求，在待搶答狀態(tài)時，開關(guān)陣列電路提供高電結(jié)合鎖存電路及編碼電路的要求

14、，在待搶答狀態(tài)時，開關(guān)陣列電路提供高電平信號，在搶答者搶答時，對應(yīng)的搶答信號應(yīng)當為低電平。平信號，在搶答者搶答時，對應(yīng)的搶答信號應(yīng)當為低電平。2 2、開關(guān)陣列電路、開關(guān)陣列電路第23頁/共41頁結(jié)合整體電路框圖，設(shè)計整體電路并繪圖。結(jié)合整體電路框圖，設(shè)計整體電路并繪圖。繪圖時不要忘記集成電路的電源及接地引腳的繪圖時不要忘記集成電路的電源及接地引腳的正確連接。正確連接。第24頁/共41頁第25頁/共41頁第26頁/共41頁名稱型號（規(guī)格）數(shù)量按鍵不帶鎖8集成電路74LS3731 74LS301 74LS321 74LS041 CD45111 74HC1471LED數(shù)碼管單字共陰1電阻100/0.

15、25W1 10K/0.25W8 510/0.25W1集成電路插座DIP143 DIP162 DIP201 DIP241第27頁/共41頁1.1.電源線與地線的顏色要有區(qū)分：電源線與地線的顏色要有區(qū)分： 電源（紅線），地線（黑線）。其余（白線或者其他顏色，但是不能是紅色和黑電源（紅線），地線（黑線）。其余（白線或者其他顏色，但是不能是紅色和黑色）色）2.2.做到橫平豎直，緊貼做到橫平豎直，緊貼PCB板。包括元器件也緊貼印制板板。包括元器件也緊貼印制板 （貼底焊），集成電路首先焊接插座，插座焊好后，將集成電路直接裝入集成電（貼底焊），集成電路首先焊接插座，插座焊好后，將集成電路直接裝入集成電路插座

16、即可。路插座即可。3.3.線與線不能交叉。線與線不能交叉。4.4.盡可能不要在焊接面布線。盡可能不要在焊接面布線。5.5.焊點均勻飽滿，不虛焊、不漏焊。焊點均勻飽滿，不虛焊、不漏焊。6.6.按鍵及按鍵及LED數(shù)碼管的放置要符合常規(guī)使用習慣。數(shù)碼管的放置要符合常規(guī)使用習慣。第28頁/共41頁第29頁/共41頁第30頁/共41頁第31頁/共41頁第32頁/共41頁第33頁/共41頁1.1.首先裝配譯碼驅(qū)動及顯示電路，并完成該部分電路的測試；首先裝配譯碼驅(qū)動及顯示電路，并完成該部分電路的測試；2.2.裝配譯碼電路，并完成該部分電路的測試；裝配譯碼電路，并完成該部分電路的測試；3.3.開關(guān)陣列、鎖存及

17、解鎖部分，并完成該部分電路的測試。開關(guān)陣列、鎖存及解鎖部分，并完成該部分電路的測試。第34頁/共41頁 在電子制作中，元器件的連接處需要焊接。焊接的質(zhì)量對制作的質(zhì)量影響在電子制作中，元器件的連接處需要焊接。焊接的質(zhì)量對制作的質(zhì)量影響極大。所以，學習電子制作技術(shù)，必須掌握焊接技術(shù)，練好焊接基本功。極大。所以，學習電子制作技術(shù)，必須掌握焊接技術(shù)，練好焊接基本功。1.1.焊接準備焊接準備: : 清理工作臺清理工作臺、準備好焊料、焊劑、鑷子、剪刀等必備工具準備好焊料、焊劑、鑷子、剪刀等必備工具. .特別是準備好烙特別是準備好烙鐵鐵。( (功率合適、調(diào)整好電烙鐵的溫度、使烙鐵頭始終處于吃錫狀態(tài)功率合適、調(diào)整好電烙鐵的溫度、使烙鐵頭始終處于吃錫狀態(tài)) )第35頁/共41頁 1) 1)元器件引出腳上錫。元器件引出腳上錫。 2) 2)手工焊接的基本步驟。手工焊接的基本步驟。第36頁/共41頁第37頁/共41頁第38頁/共41頁1 1、當無人搶答器，數(shù)碼管應(yīng)顯示、當無人搶答器，數(shù)碼管應(yīng)顯示“0 0”。2 2、1 18 8開關(guān)分別按下時分別有開關(guān)分別按下時分別有“1 18 8”的數(shù)碼顯示，并有鎖存功能。的數(shù)碼顯示，并